【產業動態SNG】基因改造科技於水產養殖產業之應用與發展
朱鴻鈞 (2011/06/08) 《台經月刊第34卷第6期》
全球人口急遽成長，對食物供應的需求愈趨強烈，加上漁業產品在人類的動物蛋白質需求比重中，所占比例逐年增加，每年人均消費量超過16公斤，全球魚、海鮮食品的總需求量高達每年1.1億噸（附圖）。然而天然漁業資源有限，人工養殖生產、具有永續概念的養殖漁業角色漸漸吃重，2008年水產養殖產量已占全球食用魚供應量的45.7%，養殖技術的開發與應用，將成為21世紀解決人類動物性蛋白質需求的重要手段。目前養殖技術中又以導入生物科技，能有效、快速培育新品種、提升水產養殖漁業價值的基因改造(Genetic Modification)技術為熱門研究領域，美國水產生技公司「AquaBounty Technologies」基因改造魚的研究成果，已於2010年9月獲得美國藥物食品管理局(FDA)初步審核通過，雖然其基改食用鮭魚「AquAdvantage® Salmon」尚未取得FDA最終的上市核准，但FDA這項宣布猶如宣告，基因改造水產動物不再是遙不可及的科技，距離端上餐桌成為盤中飧的日子已不遠，因而了解相關科技及產業資訊，也將是未來日常生活「食」中重要的一環。
附圖 1961~2007年人類水產品食用需求量統計
基因轉殖魚類研究概況
所謂基因改造或是基因轉殖，係透過人工的方式將來自其他生物體之DNA片段嵌插入目標生物體之基因體內，使其能在目標生物體表現研究者所欲表達之DNA片段，例如：加速魚體生長的成長激素基因等。首例基因轉殖魚研究於1985年被報導，Zhu等學者以顯微注射的方式，將人類生長激素基因注射入金魚的受精卵(Zhu et al. 1985)。隔年，學者更進一步研究將人類的生長激素基因導入泥鰍之基因體，並且經過實驗測試，轉殖入的生長激素基因確實發揮效用，基因改造泥鰍成長速度較一般泥鰍提升3~4.6倍(Zhu et al. 1986)。自1985、1986年的成功案例起，魚類基因轉殖領域的研究如火如荼地發展，而不斷精進、改良的實驗技術及設備，也加速了基因轉殖魚類的開發，目前基因轉殖技術已陸續應用於30種魚種以上，包括：大西洋鮭魚、吳郭魚、鯉魚、嘉鱲魚等經濟魚種，以及斑馬魚、青鱂魚等觀賞魚種，透過基因轉殖表現出成長快速、飼料轉換率增加、耐寒、耐病、新奇體色等性狀。依照基因類型分類，研究焦點著重在轉殖成長激素基因、抗凍蛋白基因、抗病性基因上，此外螢光基因在新品種觀賞魚的開發上也是一項有趣的應用，以下分別就各類研究進行概況描述：
（一）利用天然抗凍基因，開拓養殖地域範圍
抗凍(antifreeze)的構想源自於棲息於加拿大北拉不拉朵爾沿岸的海水魚，該魚體液的凝固點與海水相同，為-1.7~-2℃，而非一般淡水的凝固點0℃，這樣的特殊現象由一組分別名為抗凍蛋白(AntiFreeze Proteins, AFPs)與抗凍醣蛋白(antifreeze glycoproteins, AFGPs)的胜肽與糖胜肽所造成，這些蛋白主要在肝臟合成，分泌於血液與胞間，藉由改變微冰晶的構造而抑制冰晶形成，降低體液的凝固點。抗凍蛋白轉殖基因技術對於寒帶國家發展水產養殖業極有助益，例如：加拿大大西洋沿岸冬日水溫界於0~-1.8℃之間，天然環境限制了鮭魚以及其他重要經濟魚種在此地區的養殖，僅能於加拿大東南部從事養殖，因此利用基因轉殖的研究，包括發展轉殖抗凍基因或是開發轉殖生長激素基因的大西洋鮭魚，加快魚隻成長速度，免去越冬飼養這個環節，皆是破除環境限制，拓展養殖區域的方式。儘管現階段大西洋鮭魚已完成轉殖抗凍蛋白基因，順利在受試魚體表現並且能透過生殖系遺傳給子代，但是轉殖抗凍蛋白基因的大西洋鮭魚仍無法達到耐寒的特性，這有可能因為外源抗凍蛋白基因的蛋白質表現量不足，或是抗凍蛋白基因所轉譯出的蛋白質僅為抗凍蛋白的前驅物，尚需進一步轉化成具功能型式所造成。
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